Gas migration through water-saturated bentonite–sand mixtures, COx argillite, and their interfaces: Fid-Bau Portal

Gas migration through water-saturated bentonite–sand mixtures, COx argillite, and their interfaces

Skoczylas, Frédéric

On trouve en France un site d’enfouissement profond de déchets radioactifs constitué d’une barrière naturelle, située à 500 m de profondeur dans une formation argileuse callovo-oxfordienne. Ce site comporte également des barrières artificielles composées de bouchons d’argile gonflante (mélanges de bentonite MX80 et de sable) utilisés pour étanchéifier le dispositif. Le présent article s’intéresse à la migration des gaz dans des mélanges de sable et de bentonite saturée en eau et à l’interface entre ces mélanges et l’argilite COx. Le principal résultat de notre étude est l’identification d’une voie privilégiée de migration des gaz grâce à la mesure des pressions d’échappement des gaz en aval et des débits des gaz. La perméabilité à l’eau des mélanges de bentonite et de sable et des interfaces entre ces derniers et l’argilite COx ou de l’argilite COx elle-même sont dans le même ordre de grandeur (10 −20 –10 −21 m 2 ). Par conséquent, l’étanchéité à l’eau de ces matériaux peut être obtenue lorsqu’ils sont complètement saturés. Les résultats obtenus lors des essais d’échappement de gaz montrent que l’argilite COx et l’interface entre celle-ci et le mélange de bentonite et de sable peuvent agir comme des voies privilégiées de migration des gaz. Le déplacement du gaz à travers l’argilite COx ou à travers l’interface entre celle-ci et le mélange bentonite-sable dépend de l’état initial de l’argilite COx. [Traduit par la Rédaction]

France’s deep-seated nuclear waste repository consists of a natural barrier located at a depth of 500 m in a Callovo-Oxfordian clayey formation. This repository has artificial barriers that include plugs of swelling clay (MX80 bentonite – sand mixtures) for sealing purposes. This paper focuses on the gas migration properties of water-saturated bentonite–sand mixtures and their interfaces with COx argillite. The main contribution of our study is the identification of a preferential gas migration pathway by measuring the downstream gas breakthrough pressures and gas flow rates. The water permeabilities of the bentonite–sand mixtures and their interfaces with COx argillite or COx argillite itself are the same order of magnitude (10 −20 –10 −21 m 2 ). Thus, water tightness can be obtained for these materials when they become completely saturated. The results obtained from the gas breakthrough tests suggest that both the COx argillite and its interface with the bentonite–sand mixture can act as preferential pathways for gas migration. The transport of the gas through the COx argillite or through its interface with the bentonite–sand mixture depends on the initial state of the COx argillite.